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2024年高考物理第一轮复习：创新实验课(16) 用单摆测量重力加速度课件PPT
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这是一份2024年高考物理第一轮复习：创新实验课(16) 用单摆测量重力加速度课件PPT，共38页。PPT课件主要包含了实验基础知识，误差分析，命题点一，实验原理与操作，命题点二，数据处理与误差分析，命题点三，创新拓展实验等内容，欢迎下载使用。
3．实验器材带有铁夹的铁架台、中心有小孔的金属小球、不易伸长的细线(约1 m)、秒表、毫米刻度尺和游标卡尺．
3.注意事项 (1)悬线顶端不能晃动，需用夹子夹住，保证悬点固定．(2)单摆必须在同一竖直平面内摆动，且摆角小于5°.(3)在摆球摆到平衡位置处时开始计时，并数准全振动的次数．(4)摆球自然下垂时，用毫米刻度尺量出悬线长L.
解析：(1)按照游标卡尺的读数原则得小钢球直径为18 mm＋7×0.1 mm＝18.7 mm.(2)单摆的构成条件：细线质量要小，弹性要小；球要选体积小，密度大的；偏角不超过5°，故a、b正确，c错误．为了减小测量误差，要从摆球摆过平衡位置时计时，且需测量多次全振动所用时间，然后计算出一次全振动所用的时间，故d错误，e正确．答案：(1)18.7 (2)abe
[对点演练]1．物理实验小组的同学做“用单摆测重力加速度”的实验．(1)实验室有如下器材可供选用：A．长约1 m的细线B．长约1 m的橡皮绳C．直径约为2 cm的均匀铁球D．直径约为5 cm的均匀木球E．秒表F．时钟G．最小刻度为毫米的刻度尺实验小组的同学需要从上述器材中选择________(填写器材前面的字母)．
(2)下列振动图像真实地描述了对摆长约为1 m的单摆进行周期测量的四种操作过程，图中横坐标原点O为计时起点，A、B、C、D均为30次全振动的图像，已知sin 5°＝0.087，sin 15°＝0.26，这四种操作过程合乎实验要求且误差最小的是________(填字母代号)．
(3)某同学利用单摆测重力加速度，测得的g值与真实值相比偏大，可能的原因是________．A．测摆长时记录的是摆线的长度B．开始计时时，秒表过早按下C．摆线上端未牢固地系于悬点，摆动中出现松动，使摆线长度增加了D．实验中误将29次全振动数记为30次解析：(1)需要从题给器材中选择长约1 m的细线、直径约2 cm的均匀铁球、秒表(测量50次全振动的时间)，最小刻度为毫米的刻度尺(测量摆长)．(2)单摆振动的摆角θ≤5°，当θ＝5°时单摆振动的振幅A＝lsin 5°＝0.087 m＝8.7 cm，为计时准确，在摆球摆至平衡位置时开始计时，故四种操作过程合乎实验要求且误差最小的是选项A.
答案：(1)ACEG (2)A (3)D
利用单摆测量当地重力加速度的实验中．(1)利用游标卡尺测得金属小球直径如图甲所示，小球直径d＝________cm.甲
(2)某同学测量数据如表，请在图乙中画出lT2的图像．乙由图像可得重力加速度g＝________m/s2(保留三位有效数字)．
(3)某同学在实验过程中，摆长没有加小球的半径，其他操作无误，那么他得到的实验图像可能是下列图像中的________．
[对点演练]2．用单摆测量重力加速度的大小的实验装置如图所示．(1)测出悬点O到小球球心的距离(摆长)l及单摆完成n次全振动所用的时间t，则重力加速度g＝ ________(用l、n、t表示)．
(2)下表是某同学记录的3组实验数据，并做了部分计算处理．请计算出第3组实验中的T＝________s，g＝________m/s2.
(3)用多组实验数据作出T2l图像，也可以求出重力加速度g.已知三位同学作出的T2l图线的示意图如图中的a、b、c所示，其中a和b平行，b和c都过原点，图线b对应的g值最接近当地重力加速度的值．则相对于图线b，下列分析正确的是________(填选项前的字母)．A．出现图线a的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长lB．出现图线c的原因可能是误将49次全振动记为50次C．图线c对应的g值小于图线b对应的g值
某同学利用单摆测量重力加速度的大小．(1)(多选)为了使测量误差尽量小，下列说法正确的是________．A．组装单摆须选用密度和直径都较小的摆球B．组装单摆须选用轻且不易伸长的细线C．实验时须使摆球在同一竖直面内摆动D．摆长一定的情况下，摆的振幅尽量大
(2)如图所示，在支架的竖直立柱上固定有摆长约1 m的单摆．实验时，由于仅有量程为20 cm、精确度为1 mm的钢板刻度尺，于是他先使摆球自然下垂，在竖直立柱上与摆球最下端处于同一水平面的位置做一标记点，测出单摆的周期T1；然后保持悬点位置不变，设法将摆长缩短一些，再次使摆球自然下垂，用同样方法在竖直立柱上做另一标记点，并测出单摆的周期T2；最后用钢板刻度尺量出竖直立柱上两标记点之间的距离ΔL.用上述测量结果，写出重力加速度的表达式g＝________．
[对点演练]3．(实验器材的创新)在“探究单摆的周期与摆长的关系”的实验中，摆球在垂直纸面的平面内摆动，如图甲所示，在摆球运动最低点的左、右两侧分别放置一激光光源与光敏电阻．光敏电阻(光照时电阻比较小)与某一自动记录仪相连，该仪器显示的光敏电阻阻值R随时间t的变化图线如图乙所示，则该单摆的振动周期为________．若保持悬点到小球顶点的绳长不变，改用直径是原小球直径2倍的另一小球进行实验，则该单摆的周期将________(选填“变大”“不变”或“变小”)．
(1)由实验数据得出图乙所示的拟合直线，图中纵轴表示______________________．(2)Ic的国际单位为________，由拟合直线得到Ic的值为________(保留到小数点后2位)．(3)若摆的质量测量值偏大，重力加速度g的测量值________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)．
3．实验器材带有铁夹的铁架台、中心有小孔的金属小球、不易伸长的细线(约1 m)、秒表、毫米刻度尺和游标卡尺．
3.注意事项 (1)悬线顶端不能晃动，需用夹子夹住，保证悬点固定．(2)单摆必须在同一竖直平面内摆动，且摆角小于5°.(3)在摆球摆到平衡位置处时开始计时，并数准全振动的次数．(4)摆球自然下垂时，用毫米刻度尺量出悬线长L.
解析：(1)按照游标卡尺的读数原则得小钢球直径为18 mm＋7×0.1 mm＝18.7 mm.(2)单摆的构成条件：细线质量要小，弹性要小；球要选体积小，密度大的；偏角不超过5°，故a、b正确，c错误．为了减小测量误差，要从摆球摆过平衡位置时计时，且需测量多次全振动所用时间，然后计算出一次全振动所用的时间，故d错误，e正确．答案：(1)18.7 (2)abe
[对点演练]1．物理实验小组的同学做“用单摆测重力加速度”的实验．(1)实验室有如下器材可供选用：A．长约1 m的细线B．长约1 m的橡皮绳C．直径约为2 cm的均匀铁球D．直径约为5 cm的均匀木球E．秒表F．时钟G．最小刻度为毫米的刻度尺实验小组的同学需要从上述器材中选择________(填写器材前面的字母)．
(2)下列振动图像真实地描述了对摆长约为1 m的单摆进行周期测量的四种操作过程，图中横坐标原点O为计时起点，A、B、C、D均为30次全振动的图像，已知sin 5°＝0.087，sin 15°＝0.26，这四种操作过程合乎实验要求且误差最小的是________(填字母代号)．
(3)某同学利用单摆测重力加速度，测得的g值与真实值相比偏大，可能的原因是________．A．测摆长时记录的是摆线的长度B．开始计时时，秒表过早按下C．摆线上端未牢固地系于悬点，摆动中出现松动，使摆线长度增加了D．实验中误将29次全振动数记为30次解析：(1)需要从题给器材中选择长约1 m的细线、直径约2 cm的均匀铁球、秒表(测量50次全振动的时间)，最小刻度为毫米的刻度尺(测量摆长)．(2)单摆振动的摆角θ≤5°，当θ＝5°时单摆振动的振幅A＝lsin 5°＝0.087 m＝8.7 cm，为计时准确，在摆球摆至平衡位置时开始计时，故四种操作过程合乎实验要求且误差最小的是选项A.
答案：(1)ACEG (2)A (3)D
利用单摆测量当地重力加速度的实验中．(1)利用游标卡尺测得金属小球直径如图甲所示，小球直径d＝________cm.甲
(2)某同学测量数据如表，请在图乙中画出lT2的图像．乙由图像可得重力加速度g＝________m/s2(保留三位有效数字)．
(3)某同学在实验过程中，摆长没有加小球的半径，其他操作无误，那么他得到的实验图像可能是下列图像中的________．
[对点演练]2．用单摆测量重力加速度的大小的实验装置如图所示．(1)测出悬点O到小球球心的距离(摆长)l及单摆完成n次全振动所用的时间t，则重力加速度g＝ ________(用l、n、t表示)．
(2)下表是某同学记录的3组实验数据，并做了部分计算处理．请计算出第3组实验中的T＝________s，g＝________m/s2.
(3)用多组实验数据作出T2l图像，也可以求出重力加速度g.已知三位同学作出的T2l图线的示意图如图中的a、b、c所示，其中a和b平行，b和c都过原点，图线b对应的g值最接近当地重力加速度的值．则相对于图线b，下列分析正确的是________(填选项前的字母)．A．出现图线a的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长lB．出现图线c的原因可能是误将49次全振动记为50次C．图线c对应的g值小于图线b对应的g值
某同学利用单摆测量重力加速度的大小．(1)(多选)为了使测量误差尽量小，下列说法正确的是________．A．组装单摆须选用密度和直径都较小的摆球B．组装单摆须选用轻且不易伸长的细线C．实验时须使摆球在同一竖直面内摆动D．摆长一定的情况下，摆的振幅尽量大
(2)如图所示，在支架的竖直立柱上固定有摆长约1 m的单摆．实验时，由于仅有量程为20 cm、精确度为1 mm的钢板刻度尺，于是他先使摆球自然下垂，在竖直立柱上与摆球最下端处于同一水平面的位置做一标记点，测出单摆的周期T1；然后保持悬点位置不变，设法将摆长缩短一些，再次使摆球自然下垂，用同样方法在竖直立柱上做另一标记点，并测出单摆的周期T2；最后用钢板刻度尺量出竖直立柱上两标记点之间的距离ΔL.用上述测量结果，写出重力加速度的表达式g＝________．
[对点演练]3．(实验器材的创新)在“探究单摆的周期与摆长的关系”的实验中，摆球在垂直纸面的平面内摆动，如图甲所示，在摆球运动最低点的左、右两侧分别放置一激光光源与光敏电阻．光敏电阻(光照时电阻比较小)与某一自动记录仪相连，该仪器显示的光敏电阻阻值R随时间t的变化图线如图乙所示，则该单摆的振动周期为________．若保持悬点到小球顶点的绳长不变，改用直径是原小球直径2倍的另一小球进行实验，则该单摆的周期将________(选填“变大”“不变”或“变小”)．
(1)由实验数据得出图乙所示的拟合直线，图中纵轴表示______________________．(2)Ic的国际单位为________，由拟合直线得到Ic的值为________(保留到小数点后2位)．(3)若摆的质量测量值偏大，重力加速度g的测量值________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)．
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